台灣科學家 「宇宙大爆炸」找到證據

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【聯合晚報╱記者游婉琪／台北報導】        2014.03.18 03:20 pm


美國研究團隊發現宇宙140億年前「大爆炸」（Big Bang）後宇宙擴張的直接證據。其中關鍵的偵測器，就是由台灣科學家郭兆林(右二)獨門設計。美聯社

美國研究團隊發現宇宙140億年前「大爆炸」（Big Bang）後宇宙擴張的直接證據。團隊重要成員之一郭兆林，是台灣大學物理系系友。郭兆林的學長、台大物理系教授吳俊輝說，郭兆林不僅努力又有天份，這項天文界重大發現傳來時，他「全身都起雞皮疙瘩」，真的很替學弟感到高興。

吳俊輝透露，美國研究團隊之所以有這項重大突破，關鍵在於研究計畫使用的偵測器，是由郭兆林獨門設計。一開始還有同業懷疑郭兆林的研究方法並不可行，結果證實相當管用。

吳俊輝表示，他與郭兩人雖然一個做實驗、一個做理論分析，但研究領域相近，都對宇宙誕生訊號、日月星辰怎麼出現感到好奇，至今常有合作計畫。然而支持宇宙誕生的學說，過去幾十年來都停留在理論階段，天文學家觀測到的證據薄弱，缺乏強而有力的關鍵。

吳俊輝表示，郭兆林得以進入史丹佛大學任教已經相當不易，這項突破可望替他未來在史丹佛的升等甚至爭取終身職加分不少，對這些年來埋首做實驗的郭兆林，可說是最好的肯定。

台大副校長張慶瑞說，當年曾經教過郭兆林「應用數學」，郭兆林大學畢業後，曾跟著系上教授袁旂一起做研究，之後才出國念書。據了解，郭兆林的妻兒目前人在台灣，郭兆林預計兩周後會回國。

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【聯合晚報╱國際新聞組／綜合報導】        2014.03.18 03:20 pm


圖／聯合晚報提供

大爆炸（Big Bang）是描述宇宙誕生初始條件及其後續演化的宇宙學模型，這一模型獲得現今科學研究最廣泛的支持。所謂的大爆炸觀點是：宇宙從將近140億年前，由一個密度極大且溫度極高的太初狀態演變而來，並經過不斷的擴張到達今天的狀態。

大爆炸理論的模型框架基礎是愛因斯坦的廣義相對論。1929年，美國物理學家哈柏通過觀測發現，所有遙遠的星系和星團與我們距離愈來愈遠。

如果當前星系和星團間彼此的距離不斷增加，則表示過去它們曾經距離很近。從這個觀點物理學家進一步推測：宇宙過去曾處在一個密度極高且溫度極高的狀態，大型粒子加速器在類似條件下的實驗結果也支持此理論。

大爆炸一詞首先是由英國天文學家霍伊爾所採用的。霍伊爾支持宇宙穩態模型學說，與大爆炸對立。他在1949年3月BBC的廣播節目中提到對立學說並稱之為「這個大爆炸的觀點」。

1964年科學家發現宇宙微波背景輻射，是支持大爆炸確實發生的重要證據，特別是當測得其頻譜從而繪製出它的黑體輻射曲線之後，大多數科學家都開始相信大爆炸理論。

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【中央社╱台北18日電】        2014.03.18 05:55 pm

台大今天表示，參與美國研究團隊並發現宇宙初期擴張證據的台大物理系友郭兆林預計兩週後返台，屆時可能會安排科普演講。

哈佛史密森尼天體物理中心（CfA）專家近期宣布，首次偵測到宇宙大爆炸後、散發於宇宙空間的重力波，而這項指標性發現，有助人類瞭解宇宙如何生成。研究團隊重要成員之一的郭兆林，是台灣大學物理系系友。

台灣大學副校長張慶瑞表示，當年在物理系任教時，曾教授郭兆林「應用數學」，郭兆林表現不錯，因此即使事隔20多年，他仍對郭兆林這個名字有印象；郭兆林畢業後，曾跟著系上教授一起做研究，之後才出國念書。

對於郭兆林的成就，張慶瑞相當讚賞。他指出，物理界一直想證實宇宙初期擴張的證據，但過去都沒觀測到，這次的發現可說是重要突破，而郭兆林更在當中扮演舉足輕重的角色，也讓台大物理系和校方都覺得與有榮焉。

張慶瑞提到，當年就讀台大物理系的學生都很優秀，對自然界有強烈好奇心且非常執著，因此不容易受外界影響，專心走物理這條路，郭兆林在台灣培養基礎的研究能力後更走向國際，經過時間累積，終於展現科學研究的成果，足以成為年輕人典範，郭兆林預計兩週後返台，台大也打算邀他舉辦科普演講。

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【聯合晚報╱記者游婉琪／台北報導】        2014.03.18 03:20 pm


史丹福研究員、教授郭兆林，分享多次到南極做研究的經驗。報系資料照片


位於南極的BICEP2望遠鏡（前），是發現重力波的功臣。歐新社

台大畢業 「絕非乖寶寶」

發現宇宙大爆炸直接證據的台灣科學家郭兆林去年在美國一場演講中，回顧20多年科學研究之路，他表示，學術界競爭激烈、工時長、報酬低，成功機率不高，必須對「可能的結果」感到興奮才能持續，而且要有紮實的B計畫。他認為「差可告慰」的是，至今所遇到的科學界同事，都是聰明認真，純潔高尚之士，充分善用納稅人的每一分錢。

台大物理系教授吳俊輝說，郭兆林比他小一屆，在台大求學期間，兩人都不是埋頭苦讀的類型，在老師眼中絕非乖寶寶。他記憶中的郭兆林個性活躍，大學時代就展現了很強的實作能力，平常喜歡摸東摸西，多方涉獵各種類型的社團活動。吳俊輝擔任理學院學生會會長時，郭兆林也曾參與協助學生自治事務。

與太太翻譯不少科普書

在太太周念縈眼中，先生是一個「做人滿成功的人」，在實驗室時不僅願意給學生很大的自主性，也會適時給予專業提點，在學校裡開設的天文觀察入門課程，也相當受到學生歡迎。消息一傳出，修過他課的學生都感到與有榮焉。

周念縈剛生完第二個小孩不久，目前是全職家庭主婦。除了全心照顧兩個孩子，周念縈也是郭兆林的工作伙伴，大學畢業後周念縈一邊念新聞所、一邊在聯合報擔任編輯。後來兩人還合作翻譯科普書籍，包含《愛因斯坦: 他的人生他的宇宙》、科學家霍金的《我的人生簡史》、《圖解人生簡史》等。

「南極是研究宇宙最好的地方」

在演講中郭兆林提到為何要到南極做研究？他指出，南極是地球上最冷、最乾燥的地方，郤有全世界90％的雪，「要是南極的雪融化，全世界都要淹大水。」但南極卻是宇宙背景輻射研究的聖地，因為高海拔、低溫，穩定的氣候持續九個月，加上美國國家科學基金會提供完整便利的研究支援與居住設施，「是研究宇宙最好的地方」。

多次到南極，每次一去就是好幾個月，「對那裡熟悉得就像自家後院，」郭兆林表示，不想再去了，因為「每天都是零下的溫度，做研究還要每天在冰天雪地裡走一哩路。」

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【聯合晚報╱記者嚴文廷／台北報導】        2014.03.18 03:20 pm

科學家在南極利用望遠鏡發現宇宙大爆炸後宇宙瞬間膨脹的直接證據，中央大學天文所教授黃崇源指出，宇宙大爆炸有很多證據可證實，但應該有個暴漲（Inflation）才會讓宇宙變得這麼大，這次觀測到宇宙「微波背景輻射」中的微弱極化光，證實確有暴漲的存在。

中研院天文及天文物理所副研究員王為豪指出，過去只能證明有宇宙大爆炸存在，但爆炸後有個瞬間膨脹的過程，且膨脹速度比光速還要快，但過去只能用各式各樣的理論去解釋，始終無法找到直接證據。這次科學家從「微波背景輻射」分析出「暴漲」的極微小波紋，是首次找到直接證據。

王為豪解釋，「微波背景輻射」大概跟微波爐的輻射差不多，人類的肉眼無法辨識，就像把石頭拿進微波爐加熱，加熱後皮膚透過空氣會感受到石頭的溫度，但肉眼是無法辨識，這次的發現就是從微波輻射中，分析出暴漲的波紋。

至於為什麼會在南極發現，王為豪說明，微波會被水分子干擾，南極因為地處高原，加上空氣中的水分子幾乎都因為低溫凝結，是地球上觀測宇宙微波的最好地點。加上儀器不斷精進下，才終於有這個天文學上相當重要的發現。

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【聯合晚報╱編譯范振光／綜合報導】        2014.03.18 03:20 pm


美國多所大學科學家在哈佛大學－史密森天體物理學中心舉行記者會，宣布發現重力波，右二為台灣科學家郭兆林。美聯社


圖／聯合晚報提供

大發現 監測到重力波

包括史丹福大學華裔學者郭兆林在內的美國天文學家科研小組17日宣布，他們發現了天文學界的聖杯：大爆炸後一兆分之一秒，宇宙急速擴張留下的印記：愛因斯坦將近一世紀前提出的重力波。

30多年前提出膨脹理論的理論物理學家古斯表示，新發現「值得拿諾貝爾獎」。牛津大學天文物理學家林托特表示，這項發現是宇宙學近20年來最重大發現，許多宇宙學家17日晚上恐怕興奮得失眠。

從大海撈針到找到鐵撬

哈佛華裔學者郭兆林說：「這真讓人興奮。我們首次發現了重力波的直接影像，並證實了整個宇宙起源的理論。」明尼蘇達大學的副教授普萊克形容，他們的研究原本有如大海撈針，但「我們卻找到一根鐵撬」。

許多科學家相信，宇宙在大爆炸後以驚人速度擴張，但先前一直找不到證據。美國天文學家觀察138億年前大爆炸殘留的「餘燼」，終於首度找到證據。

印證了愛因斯坦預測

參與研究的約翰霍普金斯大學物理學家卡明柯斯基表示，新發現找到宇宙學遺失的環節。愛因斯坦1915年提出相對論，1980年代又有科學家提出膨脹理論，但直到現在，科學家找不到兩者間的關聯：重力波。重力波是以光速穿透宇宙的波動。

哈佛大學－史密森天體物理學中心、史丹福大學、加州理工學院、美國太空總署 (NASA)噴射推進實驗室、明尼蘇達大學等單位研究人員，利用位於南極的BICEP2望遠鏡掃描天空長達三年，分析微波背景輻射，獲得最新成果。他們掃描銀河系外的「南洞」，因為那裡的星塵等干擾觀測的物質較少。

大爆炸後，宇宙處於渾沌，充滿溫度極高的粒子。歷經38萬年冷卻，粒子組成原子，再形成恆星和星系，數十億年後，環繞恆星的氣體和星塵形成行星。重力波在大爆炸後的38萬年間，頻繁穿梭在宇宙間。

領導研究的哈佛天文學家柯瓦克說：「發現重力波是當下天文學界最重要的一個研究目標之一。」它能幫助天文學家理解宇宙的起源，了解宇宙如何發展出星系、星體和星雲等天體的歷程。